چرا گیاهان سبز هستند؟
چرا گیاهان سبز هستند؟
مجله علمی ایلیاد - زمانی که نورِ تابیده‌شده بر روی برگ گیاه به سرعت تغییر می‌کند، گیاه باید از خود در برابر انرژی خورشیدی اضافی محافظت کند. برای سازگار شدن با این تغییرات، اُرگانیسم‌های فوتوسنتز کننده راهکارهای متعددی در خود توسعه داده‌اند. دانشمندان تا کنون در شناسایی کامل قوانین مرتبط با این تغییرات ناتوان بوده‌اند.
تیمی از دانشمندان به سرپرستی دکتر «ناتانیل گابور» از دانشگاه ریورساید کالیفرنیا، توانسته‌اند مدلی بسازند که مشخصات عمومی «برداشت نور» طی فوتوسنتز را شبیه‌سازی می‌کند. برداشت نور در واقع جمع‌آوری انرژی خورشیدی توسط مولکول‌های کلروفیل پیوندی با پروتئین است. در برداشت نور طی فوتوسنتز، عملیات با جذب نور شروع می‌شود.
ایده‌ی مدل طراحی شده توسط دانشمندان از علم شبکه‌های پیچیده گرفته شده است. شبکه‌ی پیچیده زمینه‌ای است که طی آن عملکردهای بهینه در شبکه‌های موبایل، مغز و شبکه‌های برق مورد مطالعه قرار می‌گیرند. این مدل یک شبکه‌ی ساده را نشان می‌دهد که قادر است نور را از دو رنگ مختلف دریافت کند، ولی خروجی آن انرژی خورشیدی به‌صورت یکنواخت باشد. انتخاب تنها دو ورودی، می‌تواند پیامدهای قابل توجهی داشته باشد.
گابور می‌گوید: «مدل ما نشان می‌دهد که جذب تنها چند رنگ خاص در نور ورودی، باعث می‌شود که اُرگانیسم‌های فوتوسنتز کننده بتوانند به‌صورت خودکار از خودشان در برابر تغییرات لحظه‌ای نور خورشید محافظت کنند و به این ترتیب، بازده‌ی تبدیل انرژی آن‌ها بالاتر می‌رود. گیاهان سبز به این دلیل سبز دیده می‌شوند که تنها نواحی خاصی از طیف جذبی آن‌ها برای محافظت در برابر تغییرات انرژی خورشیدی مناسب هستند. باکتری‌های ارغوانی رنگ نیز به همین دلیل به رنگ ارغوانی دیده می‌شوند.»
فوتوسنتز را می‌توان مانند یک سینک آشپزخانه در نظر گرفت که آب از شیر وارد آن می‌شود و از کف آن خارج می‌شود. اگر ورودی آب بیشتر از توانایی خروجی سینک باشد، سینک پر از آب می‌شود و آب به درون آشپزخانه سرریز می‌شود. محققین می‌گویند: «در فوتوسنتز، اگر ورودی انرژی خورشیدی به شبکه‌ی برداشت نور بیشتر از خروجی آن باشد، شبکه‌ی فوتوسنتزی باید به نحوی خود را تطبیق دهد که ورودی لحظه‌ای و بالای نور را کاهش دهد. اگر شبکه نتواند این وضعیت را مدیریت کند، اُرگانیسم تلاش می‌کند تا انرژی اضافی را دفع کند؛ در مورد گیاهان، دفع انرژی با نور سبز انجام می‌شود. در این وضعیت، اُرگانیسم دچار استرس شده و سلول‌های آن آسیب می‌بیند.»
نتایج این مطالعه در مجله‌ی Science منتشر شده است.